CT-Spar平台疲劳寿命及其锚链系泊系统设计

摘要

在石油产业向深海发展过程中，研究和设计高性能的深海平台已经势在必行。近些年涌现出多种不同类型的深海平台，如半潜平台、Spar平台、TLP平台等等，其中，Spar平台凭借其优良的运动性能和相对低廉的造价，成为了目前油气开发公司的新宠儿。本文的CT-Spar平台更是在前几代Spar平台的基础上，经过多方面改进，进而形成的一种新型的多柱桁架式平台。由于CT-Spar平台属于一种创新性平台，尚处于概念设计和结构初步设计阶段，故需要对其进行多方面的研究。本文在这样一个大前提下，对CT-Spar平台设计中的两个重点方面进行了比较深入的研究。一方面对CT-Spar的危险关键点进行疲劳寿命校核，这是考察新型平台结构性能的重要指标。另一方面，对CT-Spar平台的锚链系统进行了设计和安全强度校核，这也是平台设计者一直关注的焦点和难点。本文的研究工作可以为我国自主开展深海Spar平台的设计和研究工作提供参考。 本文主要研究工作内容如下： 1)简要阐述了Spar平台的发展过程，并详细介绍了CT-Spar平台的主体结构及其结构的特点。在此基础上确定了CT-Spar平台的疲劳关键点并且选取了本文的疲劳校核点。 2)利用谱分析方法对关键点进行疲劳寿命分析。首先建立了CT-Spar平台的计算模型。然后进行了不同工况下的整体有限元分析，从而得到了细化节点进行二次有限元分析的边界条件。进而通过局部有限元分析得到关键点的热点应力谱参数。最后根据Miner疲劳损伤准则计算出节点的疲劳寿命。结果显示本文的CT-Spar平台疲劳寿命符合规范要求。 3)对CT-Spar平台和锚链系统在水中受到的环境载荷进行了详细介绍。提出了本平台的锚链系统的设计方案。利用HydroD模块对平台进行了运动性能分析。最后利用Mimosa模块对锚链在不同工况下的安全强度进行校核，从而得到对该设计方案的评估。